高中化学人教版（2019）必修第二册 第六章第一节 【化学反应与能量变化】
一、单选题
1．（2022高三上·黄冈月考）我国科学家实现了以还原合成葡萄糖的实验研究，实验流程如下图所示。下列说法错误的是（ ）
A．天然气为副产物
B．总反应为：，且
C．该反应符合绿色化学思想，原子利用率达100%
D．葡萄糖和醋酸都能与金属钠反应
2．（2022高二上·广州月考）中国研究人员研制出一种新型复合光催化剂，利用太阳光在催化剂表面实现高效分解水，主要过程如下图所示。下列说法错误的是（ ）
A．整个过程实现了光能向化学能的转换
B．过程II有O-O单键生成并放出能量
C．过程III发生的化学反应为： 2H2O2=2H2O+O2
D．整个过程的总反应方程式为： 2H2O→H2+O2
3．（2022·洛阳模拟）科技改变生活。下列说法正确的是（ ）
A．丰宁抽水蓄能电站保障了北京冬奥会的电力供应，利用的是电能和化学能的相互转化
B．“雷霆之星”速滑服采用银离子抗菌技术，可有效防护细菌侵入
C．“天问一号”中Ti- Ni形状记忆合金的两种金属都属于主族金属元素
D．“天机芯”是全球首款异构融合类脑计算芯片，其主要成分和光导纤维相同
4．（2022高一下·连云期末）暖贴内部含有铁粉、活性炭、食盐、木粉的混合物，可与空气氧气和水蒸气作用放热，从而达到取暖的效果，见题图。下列说法正确的是（ ）
A．暖贴工作时活性炭被消耗
B．暖贴工作时电能转化为化学能再转化为热能
C．铁作负极，其电极反应式：
D．暖贴短时间产生较多的热是因为原电池的形成加快反应速率
5．（2022高二上·济南月考）如图所示装置中，不能形成原电池的是（ ）
A． B． C． D．
6．（2022高二上·辽宁月考）下列图示与对应的叙述不相符的是（ ）
A．(a)图可表示锌和稀硫酸反应过程中的能量变化
B．通过(b)图可知石墨比金刚石稳定
C．由(c)图可知，
D．(d)图是某反应A→C的能量变化曲线图(E表示能量)，反应中
7．（2022高二上·如皋开学考）氨是一种重要的化工原料，主要用于化肥工业，也广汤用于硝酸、纯碱、制药等工业；实验室可以用浓氨水和CO制取氦气。工业上合成氨反应为，该反应为放热反应。一定温度时，向体积为2L的密闭容器中，充入和。10min时，测得容器中的物质的量浓度为0.08mol/L，11min时，测得的物质的量浓度为0.082mol/L。下列说法正确的是（ ）
A．可以用如图表示反应中的能量变化
B．合成氨反应时的能量转化形式是热能转化为化学能
C．H-H键断裂时会放出能量
D．其他条件一定，反应的、越多，反应放出的热量越多
8．（2022高二上·平顶山开学考）下列说法错误的是（ ）
A．化学反应一定伴随着能量变化
B．放热反应的速率可能小于吸热反应的
C．化学键的断裂过程放出热量，形成过程吸收热量
D．应用盖斯定律，可计算某些难以直接测量的反应焓变
9．（2022高一下·宁德期中）化学反应的能量变化如图所示，则下列说法错误的是（ ）
A．该反应是放热反应
B．键和键断裂能放出的能量
C．键断裂需要吸收的能量
D．的总能量低于和的总能量
10．（2022高二上·宁乡市月考）化学家格哈德 埃特尔证实了氢气与氮气在固体催化剂表面合成氨的反应过程，示意图如图：
已知：N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH=—92kJ/mol。下列关于合成氨反应的叙述中错误的是（ ）
A．该过程表明，在化学反应中存在化学键的断裂与形成
B．③→④过程，N原子和H原子形成了含有非极性键的NH3
C．过程②需吸收能量，过程③则放出能量
D．合成氨反应中，反应物断键吸收能量小于生成物形成新键释放的能量
11．（2022高二上·宁乡市月考）NH3催化还原NO是重要的烟气脱硝技术，其反应过程与能量关系如图1；研究发现在催化剂上可能发生的反应过程如图2。下列说法错误的是（ ）
A．NH3催化还原NO为放热反应
B．过程I中NH3断裂极性键，需要吸收能量，Fe3+体现了氧化性
C．过程III的离子方程式：
D．反应过程中，反应物为NH3、O2、NO，Fe3+、Fe2+为中间产物
12．（2022高三上·重庆市月考）已知反应 ，反应中相关的化学键键能数据如表所示，则1mol中的化学键完全断裂时需要的能量为（ ）
化学键 C—H H—H C—O
键能/() 414 802 436 326
A．432kJ B．464kJ C．864kJ D．928kJ
13．（2022高三上·浙江开学考）我国科学家通过双功能催化剂催化水煤气变换反应：CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) △H<0，此时该反应总熵变记作△S。低温即可获得高转化率和高反应速率，反应过程示意图如图：
下列说法错误的是（ ）
A．△H=△H1+△H2+△H3+△H4
B．△S=△S1+△S2+△S3+△S4
C．状态III→状态IV过程的△S3<0，△H3<0
D．催化剂的使用使反应放出热量增多，温度升高导致反应速率加快
14．（2022高二上·湖北月考）我国在太阳能光电催化-化学耦合分解硫化氢研究中获得新进展，相关装置如图所示。下列说法正确的是(已知质子交换膜只允许通过)（ ）
A．该制氢工艺中光能最终转化为电能
B．该装置工作时，由a极区流向b极区
C．a极区需不断补充含和的溶液
D．a极上发生的电极反应为
15．（2022高二上·河南开学考）铜锌原电池为建构电化学认识模型奠定了重要的基础。设起始时锌、铜两电极的质量相等，下列有关说法正确的是（ ）
A．Zn为负极，发生还原反应
B．电子由锌电极经CuSO4溶液流向铜电极
C．当电路中转移0.1mol电子时，两电极质量相差6.45g
D．电池工作一段时间后，CuSO4溶液的物质的量浓度不变
16．（2022高三上·浙江开学考）用氧化铁包裹的纳米铁粉(用Fe@Fe2O3表示)能有效还原水体中的Cr(VI)。Fe@Fe2O3还原近中性废水中Cr(VI)可能反应机理如图所示。下列说法正确的是（ ）
A．Fe2O3在反应中起到催化剂作用
B．Fe与Fe2O3组成原电池，Fe作为负极，发生吸氧腐蚀生成Fe2+
C．Fe2+与CrO反应的离子方程式为：3Fe2++CrO+8H+=3Fe3++Cr3++4H2O
D．氧化铁包裹纳米铁粉的密闭程度对处理废水的结果没有影响
17．（2022高三上·广东月考）一种新型的电化学合成的装置如图所示，正极产生两种阴离子，CEM和AEM是离子交换膜。下列说法错误的是（ ）
A．正极的电极反应式为
B．CEM、AEM分别是阳离子交换膜、阴离子交换膜
C．通过调控去离子水的流量，可以直接得到不同浓度的溶液
D．负极产生1mol 的同时，理论上正极产生1mol
18．（2022高三上·天河月考）如图所示的电池，盐桥由琼脂和饱和KCl溶液构成。下列有关说法正确的是（ ）
A．电池负极反应：Fe2+-e-=Fe3+
B．盐桥中K+移向FeCl3溶液
C．当有6.02×1023个电子转移时，Fe电极减少56g
D．电池总反应：Fe+Fe3+=2Fe2+
二、实验探究题
19．（2022高一下·景德镇期中）按要求完成下列问题：如图A、B、C三个烧杯中分别盛有相同物质的量浓度的稀硫酸。
（1）B中Fe极的电极反应式为 。
（2）C中溶解的金属是 ，总反应化学方程式为 ，比较A、B、C中铁反应的速率，由快到慢的顺序为 (填序号)。
（3）Mg、Al设计成如图所示原电池装置：若电解液为盐酸，正极的电极反应为 。若电解液为氢氧化钠溶液，做负极的金属是 。(填“Mg”或“Al”)
20．（2021高一下·沂水期末）运用电化学原理可进行工业生产或研究物质的性质。
（1）如图所示，运用电化学原理可生产硫酸，总反应为2SO2+O2+2H2O=2H2SO4。其中质子交换膜将该原电池分隔成氧化反应室和还原反应室，能阻止气体通过而允许H+通过。
①电池的负极是 。(填“电极a”或“电极b”)
②H+通过质子交换膜时的移动方向是 。
a.从左向右 b.从右向左
③通入O2的电极反应式是 。
（2）某学习小组利用原电池探究浓硝酸或稀硝酸与铁的反应。
实验 现象
Ⅰ中：Fe表面产生大量无色气泡，液面上方变为红棕色 Ⅱ中：连接导线，一段时间后Fe表面产生红棕色气泡，而后停止；Cu表面始终产生红棕色气泡
①取少量Ⅰ中溶液，加入KSCN溶液， (填现象)，说明产生了Fe3+；Ⅰ中Fe表面产生大量无色气泡的化学方程式为 。
②Ⅱ中现象说明Fe表面形成致密的氧化层，阻止Fe进一步反应。说明浓硝酸具有 性。
21．（2020高二上·大荔期末）如图是原电池电解池的组合装置图。
请回答：
（1）若甲池某溶液为稀H2SO4，闭合K时，电流表指针发生偏转，电极材料A为Fe，B为碳棒。则：
①甲池为 (填“原电池”或“电解池”)；B电极上发生的现象为 。
②乙池中的银电极上的电极反应式为 。
③丙池中E电极为 (填“正极”、“负极”、“阴极”或“阳极”)；闭合K一段时间后，稀M溶液的浓度会增加，则M溶液中的溶质是 (填化学式)；丙池中的离子膜为 (填“阳离子交换膜”或“阴离子交换膜”)
（2）若将甲池的某溶液改为FeCl3，电极材料A为Cu、B为碳棒，则甲池的总反应的离子方程式为 。
（3）若甲池为氢氧燃料电池，某溶液为KOH溶液，A极通入氢气。则：
①A电极的反应方程式为 。
②若线路中转移0.02mol电子，乙池中D极质量变化 g。
③二氧化氯(ClO2)为黄绿色气体，是国际上公认的高效、广谱、快速、安全的杀菌消毒剂。目前已开发出也能用丙池装置制取二氧化氯。写出生成二氧化氯的电极反应式为 。
22．（2020高一下·临沂期末）研究化学反应中的能量变化，能更好地利用化学反应为生产和生活服务。
（1）反应 的能量变化如图所示。
①该反应为 (填“吸热”或“放热”)反应。
②如图三个装置中，不能证明“铁与稀硫酸反应是吸热反应还是放热反应”的是 。
（2）现有纯铁片、纯铜片、 的硫酸溶液、导线和 量筒设计实验，证明形成原电池可以改变反应速率所用装置如图所示，装置气密性良好，且 量筒中已充满了水。
①若a、b极不用导线相连，则b极材料为 (填“纯铁片”或“纯铜片”)。当收集到 (已折算为标准状况，且溶液体积不变)气体时，用时 ，则用 表示的平均反应速率为 。
②将a、b极(a极为“纯铁片”，b极为“纯铜片”)用导线相连，则电子在导线上的流动方向为从 到(填“a极”或“b极”，下同) ；此时a极的电极反应式为 ，当收集到 (已折算为标准状况)气体时，用时 。
③根据上述实验所得结论为 。
答案解析部分
1．【答案】C
【知识点】化学反应中能量的转化；吸热反应和放热反应
【解析】【解答】A．根据流程图可知氧气、天然气都是副产物，故A不符合题意；
B．以还原合成葡萄糖，第一步需要通电，吸收能量，总反应为：，且，故B不符合题意；
C．该反应有副产物生成，原子利用率达不到100%，故C符合题意；
D．羟基和羧基都可以与金属钠反应放出氢气，故葡萄糖和醋酸都能与金属钠反应，故D不符合题意；
故答案为：C
【分析】A.氧气、天然气都是该过程的副产物；
B.第一步需要通电，吸收能量；
C.该过程存在副产物，原子利用率不是100%；
D.羟基和羧基都可以与金属钠反应放出氢气。
2．【答案】C
【知识点】化学反应中能量的转化；常见能量的转化及运用
【解析】【解答】A．由图可知，太阳能使水分解，则实现了光能向化学能的转化，故A不符合题意；
B．过程II中生成氢气、过氧化氢，形成化学键，过程Ⅱ放出能量并生成了O O键，故B不符合题意；
C．由图可知，过程Ⅲ发生的反应为过氧化氢分解生成氢气和氧气的反应，H2O2═H2+O2，故C符合题意；
D．总反应为水分解生成氢气和氧气，则总反应2H2O→2H2+O2，故D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】A.由图可知，该过程实现了光能向化学能的转化；
B.过程Ⅱ形成了过氧化氢，形成化学键放出热量；
D.该过程的总反应为水分解生成氢气和氧气。
3．【答案】B
【知识点】常见能量的转化及运用；硅和二氧化硅；合金及其应用
【解析】【解答】A．丰宁抽水蓄能电站保障了北京冬奥会的电力供应，利用的是电能和动能的相互转化，A不符合题意；
B．“雷霆之星”速滑服采用银离子抗菌技术，银离子是重金属离子，可以使蛋白质变性，可有效防护细菌侵入，B符合题意；
C．“天问一号”中Ti- Ni形状记忆合金的两种金属都属于副族金属元素，C不符合题意；
D．芯片的主要成分是Si，和光导纤维（主要成分是SiO2）不同，D不符合题意；
故答案为：B。
【分析】A.丰宁抽水蓄能电站是将机械能转化为电能；
C.Ti位于ⅣB族，Ni位于第Ⅷ族；
D.芯片的主要成分为单质硅，光导纤维的成分为二氧化硅。
4．【答案】D
【知识点】常见化学电源的种类及其工作原理
【解析】【解答】A．由分析可知，暖贴工作时，铁做负极被消耗，活性炭做正极不被消耗，故A不符合题意；
B．由分析可知，暖贴工作时，化学能转化为电能，电能再转化为热能，故B不符合题意；
C．由分析可知，暖贴工作时，铁、碳在氯化钠溶液中构成原电池，铁做负极失去电子发生氧化反应生成亚铁离子，电极反应式为Fe—2e—=Fe2+，故C不符合题意；
D．由分析可知，暖贴的工作原理实际上是铁发生吸氧腐蚀，工作时，铁、碳在氯化钠溶液中构成原电池，原电池反应加快反应速率使暖贴短时间产生较多的热，故D符合题意；
故答案为：D。
【分析】该原电池负极为铁粉，正极为碳，电解质溶液为氯化钠溶液，将化学能转化为电能能，然后电能转化为热能，实现加热的目的。
5．【答案】C
【知识点】原电池工作原理及应用
【解析】【解答】A．该装置中自发的氧化还原反应为Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑，且满足其它三个条件，可以形成原电池，A不符合题意；
B．该装置中自发的氧化还原反应为Cu+2AgNO3=2Ag+Cu(NO3)2，且满足其它三个条件，可以形成原电池，B不符合题意；
C．该装置中没有自发的氧化还原反应，不能形成原电池，C符合题意；
D．该装置中自发的氧化还原反应为Zn+CuSO4=ZnSO4+Cu，且满足其它三个条件，可以形成原电池，D不符合题意；
故答案为：C。
【分析】原电池的构成条件是有活动性不同的两种金属（或一种是非金属）、有电解质溶液、形成闭合回路，必须是自发的氧化还原反应。
6．【答案】A
【知识点】化学反应中能量的转化；反应热和焓变
【解析】【解答】A．(a)图中生成物能量高于反应物能量，则反应为吸热反应，而锌和稀硫酸反应为放热反应，故(a)图不可表示锌和稀硫酸反应过程中的能量变化，A符合题意；
B．(b)图中金刚石的能量大于石墨的能量，能量越低物质越稳定，则通过(b)图可知石墨比金刚石稳定，B不符合题意；
C．由(c)图可知，反应为吸热反应， ，C不符合题意；
D．(d)图是某反应A→C的能量变化曲线图(E表示能量)，反应中，D不符合题意；
故答案为：A。
【分析】A．锌和稀硫酸反应为放热反应，放热反应中反应物具有的总能量大于生成物具有的总能量；
B．能量越低，物质越稳定；
C．依据图中曲线和数据书写；
D．根据盖斯定律，对于多步反应，反应的总能量等于各步化学反应的反应热的和。
7．【答案】D
【知识点】化学反应中能量的转化；常见能量的转化及运用；吸热反应和放热反应
【解析】【解答】A．该反应是放热反应，反应物总能量高于生成物总能量，不能用如图表示反应中的能量变化，A不符合题意；
B．合成氨反应时的能量转化形式是化学能转化为热能，B不符合题意；
C．H-H键断裂时会吸收能量，C不符合题意；
D．根据方程式可知其他条件一定，反应的、越多，反应放出的热量越多，D符合题意；
故答案为：D。
【分析】A.图示反应物的总能量低于生成物的总能量，为吸热反应；
B.合成氨反应时化学能转化为热能；
C.断裂化学键吸收能量。
8．【答案】C
【知识点】化学反应中能量的转化；常见能量的转化及运用；吸热反应和放热反应
【解析】【解答】A．各种物质都具有能量，物质的组成、结构与状态不同，所具有的能量也不同，即反应物的总能量与生成物的总能量的相对大小不相同，导致反应物转变为生成物时，可能会向环境释放能量或需要从环境吸收能量，所以化学反应一定伴随着能量变化，A不符合题意；
B．化学反应速率与反应是否放热或吸热没有直接关系，要看该反应当时的温度、压强、物质浓度等条件，所以，放热反应的速率可能小于吸热反应的，B不符合题意；
C．化学键的断裂过程吸收热量，形成过程释放热量，C符合题意；
D．有些反应进行得很慢，有些反应不容易直接发生，有些反应的产品不纯(有副反应发生)，这给测定反应热造成了困难；此时如果应用盖斯定律，就可以间接地把它们的反应热计算出来，D不符合题意；
故答案为：C。
【分析】A.化学反应的实质是旧键的断裂和新键的形成，断键吸收能量，成键释放能量；
B.化学反应速率与反应吸热还是放热无关；
C.断键吸收能量，成键释放能量；
D.反应的热效应只与始态、终态有关，与过程无关，根据盖斯定律可计算某些难以直接测量的反应焓变。
9．【答案】B
【知识点】化学反应中能量的转化；化学能与热能的相互转化
【解析】【解答】A．由图示可知，反应物的总能量高于生成物的总能量，该反应是放热反应，A不符合题意；
B．化学键的断裂需要吸收能量，而不是释放能量，B符合题意；
C．化学键的断裂吸收能量，由图可知，断裂2mol A-B键需要吸收y kJ的能量，C不符合题意；
D．由图示可知，的总能量低于和的总能量，D不符合题意；
故答案为：B。
【分析】A.反应物的总能量大于生成物的总能量，反应放热；
B.化学键的断裂吸热；
C.从图可以看出；
D.从图可知的总能量低于和的总能量。
10．【答案】B
【知识点】化学键；吸热反应和放热反应
【解析】【解答】A．由图可知，氢气与氮气在固体催化剂表面合成氨的反应过程中存在氮氮键和氢氢键的断裂和氮氢键的形成，故A不符合题意；
B．由图可知，③→④过程中氮原子和氢原子形成了含有极性键的氨分子，故B符合题意；
C．由图可知，过程②为共价键的断裂过程，需吸收能量，过程③为共价键的形成过程，会放出能量，故C不符合题意；
D．由方程式可知，合成氨反应为反应物总能量大于生成物总能量的放热反应，所以反应物断键吸收能量小于生成物形成新键释放的能量，故D不符合题意；
故答案为：B。
【分析】A、化学反应的过程是旧化学键断裂和新化学键形成的过程；
B、该过程中氮原子和氢原子形成极性键；
C、化学键断裂吸收能量，形成化学键释放能量；
D、合成氨反应为放热反应，据此判断断键吸收能量与成键释放能量的相对大小；
11．【答案】D
【知识点】吸热反应和放热反应；离子方程式的书写
【解析】【解答】A．根据反应能量关系图，反应物总能555量比生成物总能量高，所以该反应是放热反应，不符题意；
B．NH3中共价键确为极性键，参与反应发生断键，Fe3+转化为Fe2+，得电子降价，体现氧化性，不符题意；
C．根据关系图，Fe2+在酸性条件下，被氧气氧化形成Fe3+，方程式书写正确，不符题意；
D．根据转化关系，Fe3+应为催化剂，Fe2+是反应过程中的中间产物，描述错误，符合题意；
故答案为：D。
【分析】A、根据反应物、生成物能量的相对大小判断反应的热效应；
B、根据图2过程Ⅰ中物质的变化分析；
C、由图2可知，过程Ⅱ中反应物有Fe2＋、H＋和O2，生成物有Fe3＋和H2O，据此写出反应的离子方程式；
D、Fe3＋为反应的催化剂；
12．【答案】D
【知识点】反应热和焓变
【解析】【解答】反应物的总键能与生成物的总键能的差值约等于反应的焓变，设O—H键的键能为，则，解得，故1mol中的化学键完全断裂时需要的能量为928kJ，
故答案为：D。
【分析】利用△H=反应物的键能总和-生成物的键能总和计算。
13．【答案】D
【知识点】反应热和焓变
【解析】【解答】A．根据盖斯定律，状态Ⅰ至Ⅴ之和等于总反应，则△H=△H1+△H2+△H3+△H4，A不符合题意；
B．由A分析可知，△S=△S1+△S2+△S3+△S4，B不符合题意；
C．状态III→状态IV反应后微粒数减少，△S3<0；总反应为放热反应，状态Ⅰ→状态Ⅱ、状态Ⅱ→状态III、状态IV→状态V分别涉及断键、断键、脱离过程均为吸热过程，则．状态III→状态IV为放热过程，△H3<0，C不符合题意；
D．催化剂的使用不会改变反应的焓变，D符合题意；
故答案为：D。
【分析】难点分析：根据盖斯定律可知，分步进行的焓变之和等于总反应焓变，每一步熵变之和等于总焓变，过程IV为形成化学键，且分子数目减少，为放热的过程，熵减小过程；催化剂加快反应速率，但是不改变反应焓变。
14．【答案】B
【知识点】电极反应和电池反应方程式；原电池工作原理及应用
【解析】【解答】A．该制氢工艺中光能转化为电能，最终转化为化学能，故A不符合题意；
B．根据图示，该装置工作时，H+在b极区放电生成氢气，由a极区流向b极区，故B符合题意；
C．a极区Fe2＋和Fe3＋可相互转化，不需补充含Fe2＋和Fe3＋的溶液，故C不符合题意；
D．a极上亚铁离子转化为铁离子，失电子，发生氧化反应，电极反应为Fe2+-e-= Fe3+，故D不符合题意；
故答案为：B。
【分析】A、该工艺中光能最终转化为化学能；
B、H＋在b电极转化为H2，因此H＋移向b电极区；
C、Fe2＋、Fe3＋可相互转化，不用添加；
D、a电极上Fe2＋发生失电子的氧化反应；
15．【答案】C
【知识点】电极反应和电池反应方程式；原电池工作原理及应用
【解析】【解答】A．Zn为电源负极，Zn失电子发生氧化反应，A不符合题意；
B．电子由锌电极经导线流向铜电极，不会经过硫酸铜溶液，B不符合题意；
C．负极电极反应式为Zn-2e-=Zn2+，正极电极反应式为Cu2++2e-=Cu，电路中转移0.1mol电子时，负极质量减少3.25g，正极质量增加3.2g，则两电极质量相差6.45g，C符合题意；
D．正极上Cu2+得电子生成Cu，溶液中铜离子被消耗，溶液中硫酸铜溶液的物质的量浓度减小，D不符合题意；
故答案为：C。
【分析】该铜锌原电池中，Zn为负极，电极反应式为Zn-2e-=Zn2+，铜为正极，电极反应式为Cu2++2e-=Cu。
16．【答案】B
【知识点】常见化学电源的种类及其工作原理
【解析】【解答】A．由分析可知氧化铁不参加反应，A不符合题意；
B．由分析可知，在该反应过程中，Fe作为负极，发生吸氧腐蚀生成Fe2+，B符合题意；
C．由分析可知Fe2+与CrO反应的离子方程式为：，C不符合题意；
D．二价铁通过氧化铁层和CrO反应，则氧化铁包裹纳米铁粉的密闭程度过大的话，不利于二价铁和CrO反应，D不符合题意；
故答案为：B。
【分析】(1)判断电池类型→确认电池原理→核实电子、离子移动方向。(2)确定电池两极→判断电子、离子移动方向→书写电极反应和电池反应。(3)电极反应→根据电荷守恒、原子守恒配平电极方程式
17．【答案】D
【知识点】电极反应和电池反应方程式；原电池工作原理及应用
【解析】【解答】A．正极产生两种阴离子，结合图示一种是，不产生杂质，另一种一定能与反应生成水，应是，故A不符合题意；
B．正极产生的、与负极产生的进入多孔固态电解质中结合成双氧水，所以CEM是阳离子交换膜，AEM是阴离子交换膜，故B不符合题意；
C．去离子水流量大，所得溶液浓度低，反之浓度大，故C不符合题意；
D．负极的电极反应式为，可知负极产生2mol 时，正极产生1mol ，故D符合题意；
故答案为：D。
【分析】该电池是将氢气和氧气合成过氧化氢，负极发生氧化反应，电极反应式为，正极发生还原反应，电极反应式为 。
18．【答案】B
【知识点】电极反应和电池反应方程式；原电池工作原理及应用
【解析】【解答】A．Fe为负极，石墨为正极，电池负极反应：Fe-2e-=Fe2+，故A不符合题意；
B．原电池中阳离子移向正极，石墨电极为正极，故盐桥中K+移向FeCl3溶液，故B符合题意；
C．当有6.02×1023个电子转移时，根据电池负极反应：Fe-2e-=Fe2+，Fe电极减少28g，故C不符合题意；
D．电荷不守恒，电池总反应：Fe+2Fe3+=3Fe2+，故D不符合题意；
故答案为B
【分析】该原电池工作时，Fe发生氧化反应生成Fe2+、作负极，电极反应式为Fe-2e-=Fe2+，石墨电极作正极，电极反应式为Fe3++e-=Fe2+。
19．【答案】（1）Fe 2e =Fe2＋
（2）Zn；Zn＋H2SO4=ZnSO4＋H2↑；B＞A＞C
（3）2H＋＋2e-=H2↑；Al
【知识点】原电池工作原理及应用
【解析】【解答】(1)A中发生的反应为铁与稀硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气，反应的离子方程式为Fe＋2H＋＝Fe2＋＋H2↑，故答案为：Fe＋2H＋＝Fe2＋＋H2↑；
(2)B为Sn、Fe和稀硫酸构成的原电池，金属活泼性强的铁做原电池的负极，负极上铁失去电子发生氧化反应生成亚铁离子，电极反应式为Fe 2e ＝Fe2＋，故答案为：Fe 2e ＝Fe2＋；
(3)C为Zn、Fe和稀硫酸构成的原电池，金属活泼性强的锌做原电池的负极，发生的总反应为锌与稀硫酸反应生成硫酸锌和氢气，反应的化学方程式为Zn＋H2SO4＝ZnSO4＋H2↑；由题意可知，B中铁做负极腐蚀速率最快，C中铁做正极腐蚀速率最慢，则A、B、C中铁反应的速率由快到慢的顺序为B＞A＞C，故答案为：Zn；Zn＋H2SO4＝ZnSO4＋H2↑；B＞A＞C；
(4)镁的金属性强于铝，当电解质溶液为盐酸时，镁做负极，氢离子在正极铝电极上得到电子发生还原反应生成氢气，电极反应式为2H＋＋2e－＝H2↑；若电解液为氢氧化钠溶液，不能与氢氧化钠溶液反应的镁电极为原电池的正极，能与氢氧化钠溶液反应的铝为原电池的负极，负极上铝在碱性条件下失去电子发生氧化反应生成偏铝酸根离子，电极反应式为Al－3e－＋4OH－＝ ＋2H2O，故答案为：2H＋＋2e－＝H2↑；Al。
【分析】（1）B中Fe为负极；
（2）C中Zn为负极；总反应是锌与稀硫酸的反应；B中铁做负极腐蚀速率最快，C中铁做正极腐蚀速率最慢；
（3）电解液为盐酸时，Al为正极，正极上氢离子得电子生成氢气；Mg不与氢氧化钠反应，Al与氢氧化钠反应，则Al做负极。
20．【答案】（1）电极a；a；O2+4e-+4H+=2H2O
（2）溶液变红；Fe+4HNO3=Fe(NO3)3+NO↑+2H2O；强氧化性
【知识点】电极反应和电池反应方程式；原电池工作原理及应用
【解析】【解答】根据总反应2SO2+O2+2H2O=2H2SO4可知，SO2中S元素的化合价升高，失去电子，在负极发生氧化反应，氧气中的O元素化合价降低，得到电子，在正极发生还原反应。
(1)①根据分析可知，负极是通入SO2的一极，即电极a是负极；
②在原电池中，阳离子移向正极，所以H+通过质子交换膜时的移动方向是从左向右，
故答案为：a；
③通入氧气的一极为正极，电极反应式为：O2+4e-+4H+=2H2O；
(2)①Ⅰ中铁和稀硝酸反应生成硝酸铁、NO和水，NO是无色气体，遇到空气中的氧气会被氧化为红棕色的NO2，Fe3+遇KSCN溶液生成红色的Fe(SCN)3，铁和稀硝酸反应的化学方程式为：Fe+4HNO3=Fe(NO3)3+NO↑+2H2O；
②Ⅱ中铁和铜用导线相连浸没在浓硝酸中形成原电池。一段时间后铁表面生成红棕色气体即NO2，而后停止，说明铁被浓硝酸钝化，表面生成了一层致密的氧化膜，阻碍反应的进一步进行，说明浓硝酸具有强氧化性。
【分析】（1）①负极发生氧化反应，结合总反应确定负极反应的物质；②溶液中离子移动口诀为“阳正阴负”③书写电极反应时要注意溶液的酸碱性
（2）装置I为铁与稀硝酸反应，没有构成原电池，装置II刚刚开始铁做负极，铜为正极，铁与浓硝酸反应，但是由于钝化，生成的致密氧化膜阻止反应进行，此时铜做负极，覆盖有氧化膜的铁为正极
21．【答案】（1）原电池；产生大量无色气泡；；阳极；NaOH；阳离子交换膜
（2）
（3）；2.16；
【知识点】电极反应和电池反应方程式；原电池工作原理及应用
【解析】【解答】（1）①甲池为原电池，若甲池中A为Fe，B为碳棒，则A作负极，B为正极，电解质溶液为硫酸时，正极反应式为 ，有大量无色气泡产生，故填原电池、产生大量无色气泡；②乙池中银电极作负极，其反应式为 ，故填 ；③乙池中D为正极，E与D相连作阳极，其电极反应式为 ，溶液中阴离子数目减少，Na+离子向阴极移动；电极F为阴极，电极反应式式为 ，氢氧根浓度增加，Na+与阴极生成的 形成NaOH溶液，故溶液M中溶质为NaOH，交换膜为阳离子交换膜，故填NaOH、阳离子交换膜；
（2）若电解质溶液为氯化铁溶液，A为铜，则A作负极，B作正极，其总反应为铜与氯化铁的反应，其离子方程式为 ，故填 ；
（3）①氢氧燃料电池，以电解质溶液为KOH溶液，则电极反应式为 ，故填 ；②乙池中D极反应式为 ，当电路中转移0.02mol电子时，D极增加的质量为m=nM= =2.16g，故填2.16；③丙池中阳极通入食盐水，其中氯离子失电子生成二氧化氯，其反应式为 ，故填 。
【分析】
（1）①在串联电路当中，自发进行的装置为原电池，其他装置做电解池；②与负极相连的电极为阳极发生氧化反应；③利用离子的放电顺序进行判断；
（2）铜与氯化铁的反应生成氯化亚铁和氯化铜 ；
（3）①依据信息书写电极反应式；②依据得失电子守恒计算；③阳极失电子发生氧化反应 。
22．【答案】（1）放热；Ⅲ
（2）纯铁片；0.04；a极；b极；；形成原电池能加快反应速率
【知识点】吸热反应和放热反应；电极反应和电池反应方程式；原电池工作原理及应用
【解析】【解答】(1)①根据示意图可知反应物总能量高于生成物总能量，因此该反应为放热反应。
②装置Ⅰ可通过U形管中红墨水液面的变化判断铁与稀硫酸的反应是放热还是吸热；装置Ⅱ可通过烧杯中是否产生气泡判断铁与稀硫酸的反应放热还是吸热；装置Ⅲ只是一个铁与稀硫酸反应并将生成的气体用水吸收的装置，不能证明该反应是放热反应还是吸热反应，故答案为：Ⅲ；
(2)①若a、b极不用导线相连，右侧应该产生氢气，则b极材料为纯铁片。当收集到 (已折算为标准状况，且溶液体积不变)气体时，用时 ，其中氢气的物质的量是0.896L÷22.4L/mol＝0.04mol，因此消耗0.04mol硫酸，则用 表示的平均反应速率为 ＝0.04 。
②将a、b极(a极为“纯铁片”，b极为“纯铜片”)用导线相连，构成原电池，铁是负极，则电子在导线上的流动方向为从a极流向b极；此时a极的电极反应式为 ；
③由于②中当收集到 (已折算为标准状况)气体时，用时 ，这说明反应速率加快了，因此根据上述实验所得结论为形成原电池能加快反应速率。
【分析】（1）①根据生成物的能量即可计算出放热或者是吸热 ②通过压强的变化证明是放热和吸热，但是要注意稀硫酸和铁反应还产生氢气，要排除氢气的干扰
（2）① 不连接时，收集到气体，故b是纯铁片，根据产生气体计算出氢离子的变化量，即可计算出速率 ②连接之后构成原电池，铁做负极，失去电子变为亚铁离子，铜做正极，氢离子得到电子变为氢气，电流是由负极流向正极 ③通过比较产生相同体积的时间比较速率的大小
1 / 1高中化学人教版（2019）必修第二册 第六章第一节 【化学反应与能量变化】
一、单选题
1．（2022高三上·黄冈月考）我国科学家实现了以还原合成葡萄糖的实验研究，实验流程如下图所示。下列说法错误的是（ ）
A．天然气为副产物
B．总反应为：，且
C．该反应符合绿色化学思想，原子利用率达100%
D．葡萄糖和醋酸都能与金属钠反应
【答案】C
【知识点】化学反应中能量的转化；吸热反应和放热反应
【解析】【解答】A．根据流程图可知氧气、天然气都是副产物，故A不符合题意；
B．以还原合成葡萄糖，第一步需要通电，吸收能量，总反应为：，且，故B不符合题意；
C．该反应有副产物生成，原子利用率达不到100%，故C符合题意；
D．羟基和羧基都可以与金属钠反应放出氢气，故葡萄糖和醋酸都能与金属钠反应，故D不符合题意；
故答案为：C
【分析】A.氧气、天然气都是该过程的副产物；
B.第一步需要通电，吸收能量；
C.该过程存在副产物，原子利用率不是100%；
D.羟基和羧基都可以与金属钠反应放出氢气。
2．（2022高二上·广州月考）中国研究人员研制出一种新型复合光催化剂，利用太阳光在催化剂表面实现高效分解水，主要过程如下图所示。下列说法错误的是（ ）
A．整个过程实现了光能向化学能的转换
B．过程II有O-O单键生成并放出能量
C．过程III发生的化学反应为： 2H2O2=2H2O+O2
D．整个过程的总反应方程式为： 2H2O→H2+O2
【答案】C
【知识点】化学反应中能量的转化；常见能量的转化及运用
【解析】【解答】A．由图可知，太阳能使水分解，则实现了光能向化学能的转化，故A不符合题意；
B．过程II中生成氢气、过氧化氢，形成化学键，过程Ⅱ放出能量并生成了O O键，故B不符合题意；
C．由图可知，过程Ⅲ发生的反应为过氧化氢分解生成氢气和氧气的反应，H2O2═H2+O2，故C符合题意；
D．总反应为水分解生成氢气和氧气，则总反应2H2O→2H2+O2，故D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】A.由图可知，该过程实现了光能向化学能的转化；
B.过程Ⅱ形成了过氧化氢，形成化学键放出热量；
D.该过程的总反应为水分解生成氢气和氧气。
3．（2022·洛阳模拟）科技改变生活。下列说法正确的是（ ）
A．丰宁抽水蓄能电站保障了北京冬奥会的电力供应，利用的是电能和化学能的相互转化
B．“雷霆之星”速滑服采用银离子抗菌技术，可有效防护细菌侵入
C．“天问一号”中Ti- Ni形状记忆合金的两种金属都属于主族金属元素
D．“天机芯”是全球首款异构融合类脑计算芯片，其主要成分和光导纤维相同
【答案】B
【知识点】常见能量的转化及运用；硅和二氧化硅；合金及其应用
【解析】【解答】A．丰宁抽水蓄能电站保障了北京冬奥会的电力供应，利用的是电能和动能的相互转化，A不符合题意；
B．“雷霆之星”速滑服采用银离子抗菌技术，银离子是重金属离子，可以使蛋白质变性，可有效防护细菌侵入，B符合题意；
C．“天问一号”中Ti- Ni形状记忆合金的两种金属都属于副族金属元素，C不符合题意；
D．芯片的主要成分是Si，和光导纤维（主要成分是SiO2）不同，D不符合题意；
故答案为：B。
【分析】A.丰宁抽水蓄能电站是将机械能转化为电能；
C.Ti位于ⅣB族，Ni位于第Ⅷ族；
D.芯片的主要成分为单质硅，光导纤维的成分为二氧化硅。
4．（2022高一下·连云期末）暖贴内部含有铁粉、活性炭、食盐、木粉的混合物，可与空气氧气和水蒸气作用放热，从而达到取暖的效果，见题图。下列说法正确的是（ ）
A．暖贴工作时活性炭被消耗
B．暖贴工作时电能转化为化学能再转化为热能
C．铁作负极，其电极反应式：
D．暖贴短时间产生较多的热是因为原电池的形成加快反应速率
【答案】D
【知识点】常见化学电源的种类及其工作原理
【解析】【解答】A．由分析可知，暖贴工作时，铁做负极被消耗，活性炭做正极不被消耗，故A不符合题意；
B．由分析可知，暖贴工作时，化学能转化为电能，电能再转化为热能，故B不符合题意；
C．由分析可知，暖贴工作时，铁、碳在氯化钠溶液中构成原电池，铁做负极失去电子发生氧化反应生成亚铁离子，电极反应式为Fe—2e—=Fe2+，故C不符合题意；
D．由分析可知，暖贴的工作原理实际上是铁发生吸氧腐蚀，工作时，铁、碳在氯化钠溶液中构成原电池，原电池反应加快反应速率使暖贴短时间产生较多的热，故D符合题意；
故答案为：D。
【分析】该原电池负极为铁粉，正极为碳，电解质溶液为氯化钠溶液，将化学能转化为电能能，然后电能转化为热能，实现加热的目的。
5．（2022高二上·济南月考）如图所示装置中，不能形成原电池的是（ ）
A． B． C． D．
【答案】C
【知识点】原电池工作原理及应用
【解析】【解答】A．该装置中自发的氧化还原反应为Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑，且满足其它三个条件，可以形成原电池，A不符合题意；
B．该装置中自发的氧化还原反应为Cu+2AgNO3=2Ag+Cu(NO3)2，且满足其它三个条件，可以形成原电池，B不符合题意；
C．该装置中没有自发的氧化还原反应，不能形成原电池，C符合题意；
D．该装置中自发的氧化还原反应为Zn+CuSO4=ZnSO4+Cu，且满足其它三个条件，可以形成原电池，D不符合题意；
故答案为：C。
【分析】原电池的构成条件是有活动性不同的两种金属（或一种是非金属）、有电解质溶液、形成闭合回路，必须是自发的氧化还原反应。
6．（2022高二上·辽宁月考）下列图示与对应的叙述不相符的是（ ）
A．(a)图可表示锌和稀硫酸反应过程中的能量变化
B．通过(b)图可知石墨比金刚石稳定
C．由(c)图可知，
D．(d)图是某反应A→C的能量变化曲线图(E表示能量)，反应中
【答案】A
【知识点】化学反应中能量的转化；反应热和焓变
【解析】【解答】A．(a)图中生成物能量高于反应物能量，则反应为吸热反应，而锌和稀硫酸反应为放热反应，故(a)图不可表示锌和稀硫酸反应过程中的能量变化，A符合题意；
B．(b)图中金刚石的能量大于石墨的能量，能量越低物质越稳定，则通过(b)图可知石墨比金刚石稳定，B不符合题意；
C．由(c)图可知，反应为吸热反应， ，C不符合题意；
D．(d)图是某反应A→C的能量变化曲线图(E表示能量)，反应中，D不符合题意；
故答案为：A。
【分析】A．锌和稀硫酸反应为放热反应，放热反应中反应物具有的总能量大于生成物具有的总能量；
B．能量越低，物质越稳定；
C．依据图中曲线和数据书写；
D．根据盖斯定律，对于多步反应，反应的总能量等于各步化学反应的反应热的和。
7．（2022高二上·如皋开学考）氨是一种重要的化工原料，主要用于化肥工业，也广汤用于硝酸、纯碱、制药等工业；实验室可以用浓氨水和CO制取氦气。工业上合成氨反应为，该反应为放热反应。一定温度时，向体积为2L的密闭容器中，充入和。10min时，测得容器中的物质的量浓度为0.08mol/L，11min时，测得的物质的量浓度为0.082mol/L。下列说法正确的是（ ）
A．可以用如图表示反应中的能量变化
B．合成氨反应时的能量转化形式是热能转化为化学能
C．H-H键断裂时会放出能量
D．其他条件一定，反应的、越多，反应放出的热量越多
【答案】D
【知识点】化学反应中能量的转化；常见能量的转化及运用；吸热反应和放热反应
【解析】【解答】A．该反应是放热反应，反应物总能量高于生成物总能量，不能用如图表示反应中的能量变化，A不符合题意；
B．合成氨反应时的能量转化形式是化学能转化为热能，B不符合题意；
C．H-H键断裂时会吸收能量，C不符合题意；
D．根据方程式可知其他条件一定，反应的、越多，反应放出的热量越多，D符合题意；
故答案为：D。
【分析】A.图示反应物的总能量低于生成物的总能量，为吸热反应；
B.合成氨反应时化学能转化为热能；
C.断裂化学键吸收能量。
8．（2022高二上·平顶山开学考）下列说法错误的是（ ）
A．化学反应一定伴随着能量变化
B．放热反应的速率可能小于吸热反应的
C．化学键的断裂过程放出热量，形成过程吸收热量
D．应用盖斯定律，可计算某些难以直接测量的反应焓变
【答案】C
【知识点】化学反应中能量的转化；常见能量的转化及运用；吸热反应和放热反应
【解析】【解答】A．各种物质都具有能量，物质的组成、结构与状态不同，所具有的能量也不同，即反应物的总能量与生成物的总能量的相对大小不相同，导致反应物转变为生成物时，可能会向环境释放能量或需要从环境吸收能量，所以化学反应一定伴随着能量变化，A不符合题意；
B．化学反应速率与反应是否放热或吸热没有直接关系，要看该反应当时的温度、压强、物质浓度等条件，所以，放热反应的速率可能小于吸热反应的，B不符合题意；
C．化学键的断裂过程吸收热量，形成过程释放热量，C符合题意；
D．有些反应进行得很慢，有些反应不容易直接发生，有些反应的产品不纯(有副反应发生)，这给测定反应热造成了困难；此时如果应用盖斯定律，就可以间接地把它们的反应热计算出来，D不符合题意；
故答案为：C。
【分析】A.化学反应的实质是旧键的断裂和新键的形成，断键吸收能量，成键释放能量；
B.化学反应速率与反应吸热还是放热无关；
C.断键吸收能量，成键释放能量；
D.反应的热效应只与始态、终态有关，与过程无关，根据盖斯定律可计算某些难以直接测量的反应焓变。
9．（2022高一下·宁德期中）化学反应的能量变化如图所示，则下列说法错误的是（ ）
A．该反应是放热反应
B．键和键断裂能放出的能量
C．键断裂需要吸收的能量
D．的总能量低于和的总能量
【答案】B
【知识点】化学反应中能量的转化；化学能与热能的相互转化
【解析】【解答】A．由图示可知，反应物的总能量高于生成物的总能量，该反应是放热反应，A不符合题意；
B．化学键的断裂需要吸收能量，而不是释放能量，B符合题意；
C．化学键的断裂吸收能量，由图可知，断裂2mol A-B键需要吸收y kJ的能量，C不符合题意；
D．由图示可知，的总能量低于和的总能量，D不符合题意；
故答案为：B。
【分析】A.反应物的总能量大于生成物的总能量，反应放热；
B.化学键的断裂吸热；
C.从图可以看出；
D.从图可知的总能量低于和的总能量。
10．（2022高二上·宁乡市月考）化学家格哈德 埃特尔证实了氢气与氮气在固体催化剂表面合成氨的反应过程，示意图如图：
已知：N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH=—92kJ/mol。下列关于合成氨反应的叙述中错误的是（ ）
A．该过程表明，在化学反应中存在化学键的断裂与形成
B．③→④过程，N原子和H原子形成了含有非极性键的NH3
C．过程②需吸收能量，过程③则放出能量
D．合成氨反应中，反应物断键吸收能量小于生成物形成新键释放的能量
【答案】B
【知识点】化学键；吸热反应和放热反应
【解析】【解答】A．由图可知，氢气与氮气在固体催化剂表面合成氨的反应过程中存在氮氮键和氢氢键的断裂和氮氢键的形成，故A不符合题意；
B．由图可知，③→④过程中氮原子和氢原子形成了含有极性键的氨分子，故B符合题意；
C．由图可知，过程②为共价键的断裂过程，需吸收能量，过程③为共价键的形成过程，会放出能量，故C不符合题意；
D．由方程式可知，合成氨反应为反应物总能量大于生成物总能量的放热反应，所以反应物断键吸收能量小于生成物形成新键释放的能量，故D不符合题意；
故答案为：B。
【分析】A、化学反应的过程是旧化学键断裂和新化学键形成的过程；
B、该过程中氮原子和氢原子形成极性键；
C、化学键断裂吸收能量，形成化学键释放能量；
D、合成氨反应为放热反应，据此判断断键吸收能量与成键释放能量的相对大小；
11．（2022高二上·宁乡市月考）NH3催化还原NO是重要的烟气脱硝技术，其反应过程与能量关系如图1；研究发现在催化剂上可能发生的反应过程如图2。下列说法错误的是（ ）
A．NH3催化还原NO为放热反应
B．过程I中NH3断裂极性键，需要吸收能量，Fe3+体现了氧化性
C．过程III的离子方程式：
D．反应过程中，反应物为NH3、O2、NO，Fe3+、Fe2+为中间产物
【答案】D
【知识点】吸热反应和放热反应；离子方程式的书写
【解析】【解答】A．根据反应能量关系图，反应物总能555量比生成物总能量高，所以该反应是放热反应，不符题意；
B．NH3中共价键确为极性键，参与反应发生断键，Fe3+转化为Fe2+，得电子降价，体现氧化性，不符题意；
C．根据关系图，Fe2+在酸性条件下，被氧气氧化形成Fe3+，方程式书写正确，不符题意；
D．根据转化关系，Fe3+应为催化剂，Fe2+是反应过程中的中间产物，描述错误，符合题意；
故答案为：D。
【分析】A、根据反应物、生成物能量的相对大小判断反应的热效应；
B、根据图2过程Ⅰ中物质的变化分析；
C、由图2可知，过程Ⅱ中反应物有Fe2＋、H＋和O2，生成物有Fe3＋和H2O，据此写出反应的离子方程式；
D、Fe3＋为反应的催化剂；
12．（2022高三上·重庆市月考）已知反应 ，反应中相关的化学键键能数据如表所示，则1mol中的化学键完全断裂时需要的能量为（ ）
化学键 C—H H—H C—O
键能/() 414 802 436 326
A．432kJ B．464kJ C．864kJ D．928kJ
【答案】D
【知识点】反应热和焓变
【解析】【解答】反应物的总键能与生成物的总键能的差值约等于反应的焓变，设O—H键的键能为，则，解得，故1mol中的化学键完全断裂时需要的能量为928kJ，
故答案为：D。
【分析】利用△H=反应物的键能总和-生成物的键能总和计算。
13．（2022高三上·浙江开学考）我国科学家通过双功能催化剂催化水煤气变换反应：CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) △H<0，此时该反应总熵变记作△S。低温即可获得高转化率和高反应速率，反应过程示意图如图：
下列说法错误的是（ ）
A．△H=△H1+△H2+△H3+△H4
B．△S=△S1+△S2+△S3+△S4
C．状态III→状态IV过程的△S3<0，△H3<0
D．催化剂的使用使反应放出热量增多，温度升高导致反应速率加快
【答案】D
【知识点】反应热和焓变
【解析】【解答】A．根据盖斯定律，状态Ⅰ至Ⅴ之和等于总反应，则△H=△H1+△H2+△H3+△H4，A不符合题意；
B．由A分析可知，△S=△S1+△S2+△S3+△S4，B不符合题意；
C．状态III→状态IV反应后微粒数减少，△S3<0；总反应为放热反应，状态Ⅰ→状态Ⅱ、状态Ⅱ→状态III、状态IV→状态V分别涉及断键、断键、脱离过程均为吸热过程，则．状态III→状态IV为放热过程，△H3<0，C不符合题意；
D．催化剂的使用不会改变反应的焓变，D符合题意；
故答案为：D。
【分析】难点分析：根据盖斯定律可知，分步进行的焓变之和等于总反应焓变，每一步熵变之和等于总焓变，过程IV为形成化学键，且分子数目减少，为放热的过程，熵减小过程；催化剂加快反应速率，但是不改变反应焓变。
14．（2022高二上·湖北月考）我国在太阳能光电催化-化学耦合分解硫化氢研究中获得新进展，相关装置如图所示。下列说法正确的是(已知质子交换膜只允许通过)（ ）
A．该制氢工艺中光能最终转化为电能
B．该装置工作时，由a极区流向b极区
C．a极区需不断补充含和的溶液
D．a极上发生的电极反应为
【答案】B
【知识点】电极反应和电池反应方程式；原电池工作原理及应用
【解析】【解答】A．该制氢工艺中光能转化为电能，最终转化为化学能，故A不符合题意；
B．根据图示，该装置工作时，H+在b极区放电生成氢气，由a极区流向b极区，故B符合题意；
C．a极区Fe2＋和Fe3＋可相互转化，不需补充含Fe2＋和Fe3＋的溶液，故C不符合题意；
D．a极上亚铁离子转化为铁离子，失电子，发生氧化反应，电极反应为Fe2+-e-= Fe3+，故D不符合题意；
故答案为：B。
【分析】A、该工艺中光能最终转化为化学能；
B、H＋在b电极转化为H2，因此H＋移向b电极区；
C、Fe2＋、Fe3＋可相互转化，不用添加；
D、a电极上Fe2＋发生失电子的氧化反应；
15．（2022高二上·河南开学考）铜锌原电池为建构电化学认识模型奠定了重要的基础。设起始时锌、铜两电极的质量相等，下列有关说法正确的是（ ）
A．Zn为负极，发生还原反应
B．电子由锌电极经CuSO4溶液流向铜电极
C．当电路中转移0.1mol电子时，两电极质量相差6.45g
D．电池工作一段时间后，CuSO4溶液的物质的量浓度不变
【答案】C
【知识点】电极反应和电池反应方程式；原电池工作原理及应用
【解析】【解答】A．Zn为电源负极，Zn失电子发生氧化反应，A不符合题意；
B．电子由锌电极经导线流向铜电极，不会经过硫酸铜溶液，B不符合题意；
C．负极电极反应式为Zn-2e-=Zn2+，正极电极反应式为Cu2++2e-=Cu，电路中转移0.1mol电子时，负极质量减少3.25g，正极质量增加3.2g，则两电极质量相差6.45g，C符合题意；
D．正极上Cu2+得电子生成Cu，溶液中铜离子被消耗，溶液中硫酸铜溶液的物质的量浓度减小，D不符合题意；
故答案为：C。
【分析】该铜锌原电池中，Zn为负极，电极反应式为Zn-2e-=Zn2+，铜为正极，电极反应式为Cu2++2e-=Cu。
16．（2022高三上·浙江开学考）用氧化铁包裹的纳米铁粉(用Fe@Fe2O3表示)能有效还原水体中的Cr(VI)。Fe@Fe2O3还原近中性废水中Cr(VI)可能反应机理如图所示。下列说法正确的是（ ）
A．Fe2O3在反应中起到催化剂作用
B．Fe与Fe2O3组成原电池，Fe作为负极，发生吸氧腐蚀生成Fe2+
C．Fe2+与CrO反应的离子方程式为：3Fe2++CrO+8H+=3Fe3++Cr3++4H2O
D．氧化铁包裹纳米铁粉的密闭程度对处理废水的结果没有影响
【答案】B
【知识点】常见化学电源的种类及其工作原理
【解析】【解答】A．由分析可知氧化铁不参加反应，A不符合题意；
B．由分析可知，在该反应过程中，Fe作为负极，发生吸氧腐蚀生成Fe2+，B符合题意；
C．由分析可知Fe2+与CrO反应的离子方程式为：，C不符合题意；
D．二价铁通过氧化铁层和CrO反应，则氧化铁包裹纳米铁粉的密闭程度过大的话，不利于二价铁和CrO反应，D不符合题意；
故答案为：B。
【分析】(1)判断电池类型→确认电池原理→核实电子、离子移动方向。(2)确定电池两极→判断电子、离子移动方向→书写电极反应和电池反应。(3)电极反应→根据电荷守恒、原子守恒配平电极方程式
17．（2022高三上·广东月考）一种新型的电化学合成的装置如图所示，正极产生两种阴离子，CEM和AEM是离子交换膜。下列说法错误的是（ ）
A．正极的电极反应式为
B．CEM、AEM分别是阳离子交换膜、阴离子交换膜
C．通过调控去离子水的流量，可以直接得到不同浓度的溶液
D．负极产生1mol 的同时，理论上正极产生1mol
【答案】D
【知识点】电极反应和电池反应方程式；原电池工作原理及应用
【解析】【解答】A．正极产生两种阴离子，结合图示一种是，不产生杂质，另一种一定能与反应生成水，应是，故A不符合题意；
B．正极产生的、与负极产生的进入多孔固态电解质中结合成双氧水，所以CEM是阳离子交换膜，AEM是阴离子交换膜，故B不符合题意；
C．去离子水流量大，所得溶液浓度低，反之浓度大，故C不符合题意；
D．负极的电极反应式为，可知负极产生2mol 时，正极产生1mol ，故D符合题意；
故答案为：D。
【分析】该电池是将氢气和氧气合成过氧化氢，负极发生氧化反应，电极反应式为，正极发生还原反应，电极反应式为 。
18．（2022高三上·天河月考）如图所示的电池，盐桥由琼脂和饱和KCl溶液构成。下列有关说法正确的是（ ）
A．电池负极反应：Fe2+-e-=Fe3+
B．盐桥中K+移向FeCl3溶液
C．当有6.02×1023个电子转移时，Fe电极减少56g
D．电池总反应：Fe+Fe3+=2Fe2+
【答案】B
【知识点】电极反应和电池反应方程式；原电池工作原理及应用
【解析】【解答】A．Fe为负极，石墨为正极，电池负极反应：Fe-2e-=Fe2+，故A不符合题意；
B．原电池中阳离子移向正极，石墨电极为正极，故盐桥中K+移向FeCl3溶液，故B符合题意；
C．当有6.02×1023个电子转移时，根据电池负极反应：Fe-2e-=Fe2+，Fe电极减少28g，故C不符合题意；
D．电荷不守恒，电池总反应：Fe+2Fe3+=3Fe2+，故D不符合题意；
故答案为B
【分析】该原电池工作时，Fe发生氧化反应生成Fe2+、作负极，电极反应式为Fe-2e-=Fe2+，石墨电极作正极，电极反应式为Fe3++e-=Fe2+。
二、实验探究题
19．（2022高一下·景德镇期中）按要求完成下列问题：如图A、B、C三个烧杯中分别盛有相同物质的量浓度的稀硫酸。
（1）B中Fe极的电极反应式为 。
（2）C中溶解的金属是 ，总反应化学方程式为 ，比较A、B、C中铁反应的速率，由快到慢的顺序为 (填序号)。
（3）Mg、Al设计成如图所示原电池装置：若电解液为盐酸，正极的电极反应为 。若电解液为氢氧化钠溶液，做负极的金属是 。(填“Mg”或“Al”)
【答案】（1）Fe 2e =Fe2＋
（2）Zn；Zn＋H2SO4=ZnSO4＋H2↑；B＞A＞C
（3）2H＋＋2e-=H2↑；Al
【知识点】原电池工作原理及应用
【解析】【解答】(1)A中发生的反应为铁与稀硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气，反应的离子方程式为Fe＋2H＋＝Fe2＋＋H2↑，故答案为：Fe＋2H＋＝Fe2＋＋H2↑；
(2)B为Sn、Fe和稀硫酸构成的原电池，金属活泼性强的铁做原电池的负极，负极上铁失去电子发生氧化反应生成亚铁离子，电极反应式为Fe 2e ＝Fe2＋，故答案为：Fe 2e ＝Fe2＋；
(3)C为Zn、Fe和稀硫酸构成的原电池，金属活泼性强的锌做原电池的负极，发生的总反应为锌与稀硫酸反应生成硫酸锌和氢气，反应的化学方程式为Zn＋H2SO4＝ZnSO4＋H2↑；由题意可知，B中铁做负极腐蚀速率最快，C中铁做正极腐蚀速率最慢，则A、B、C中铁反应的速率由快到慢的顺序为B＞A＞C，故答案为：Zn；Zn＋H2SO4＝ZnSO4＋H2↑；B＞A＞C；
(4)镁的金属性强于铝，当电解质溶液为盐酸时，镁做负极，氢离子在正极铝电极上得到电子发生还原反应生成氢气，电极反应式为2H＋＋2e－＝H2↑；若电解液为氢氧化钠溶液，不能与氢氧化钠溶液反应的镁电极为原电池的正极，能与氢氧化钠溶液反应的铝为原电池的负极，负极上铝在碱性条件下失去电子发生氧化反应生成偏铝酸根离子，电极反应式为Al－3e－＋4OH－＝ ＋2H2O，故答案为：2H＋＋2e－＝H2↑；Al。
【分析】（1）B中Fe为负极；
（2）C中Zn为负极；总反应是锌与稀硫酸的反应；B中铁做负极腐蚀速率最快，C中铁做正极腐蚀速率最慢；
（3）电解液为盐酸时，Al为正极，正极上氢离子得电子生成氢气；Mg不与氢氧化钠反应，Al与氢氧化钠反应，则Al做负极。
20．（2021高一下·沂水期末）运用电化学原理可进行工业生产或研究物质的性质。
（1）如图所示，运用电化学原理可生产硫酸，总反应为2SO2+O2+2H2O=2H2SO4。其中质子交换膜将该原电池分隔成氧化反应室和还原反应室，能阻止气体通过而允许H+通过。
①电池的负极是 。(填“电极a”或“电极b”)
②H+通过质子交换膜时的移动方向是 。
a.从左向右 b.从右向左
③通入O2的电极反应式是 。
（2）某学习小组利用原电池探究浓硝酸或稀硝酸与铁的反应。
实验 现象
Ⅰ中：Fe表面产生大量无色气泡，液面上方变为红棕色 Ⅱ中：连接导线，一段时间后Fe表面产生红棕色气泡，而后停止；Cu表面始终产生红棕色气泡
①取少量Ⅰ中溶液，加入KSCN溶液， (填现象)，说明产生了Fe3+；Ⅰ中Fe表面产生大量无色气泡的化学方程式为 。
②Ⅱ中现象说明Fe表面形成致密的氧化层，阻止Fe进一步反应。说明浓硝酸具有 性。
【答案】（1）电极a；a；O2+4e-+4H+=2H2O
（2）溶液变红；Fe+4HNO3=Fe(NO3)3+NO↑+2H2O；强氧化性
【知识点】电极反应和电池反应方程式；原电池工作原理及应用
【解析】【解答】根据总反应2SO2+O2+2H2O=2H2SO4可知，SO2中S元素的化合价升高，失去电子，在负极发生氧化反应，氧气中的O元素化合价降低，得到电子，在正极发生还原反应。
(1)①根据分析可知，负极是通入SO2的一极，即电极a是负极；
②在原电池中，阳离子移向正极，所以H+通过质子交换膜时的移动方向是从左向右，
故答案为：a；
③通入氧气的一极为正极，电极反应式为：O2+4e-+4H+=2H2O；
(2)①Ⅰ中铁和稀硝酸反应生成硝酸铁、NO和水，NO是无色气体，遇到空气中的氧气会被氧化为红棕色的NO2，Fe3+遇KSCN溶液生成红色的Fe(SCN)3，铁和稀硝酸反应的化学方程式为：Fe+4HNO3=Fe(NO3)3+NO↑+2H2O；
②Ⅱ中铁和铜用导线相连浸没在浓硝酸中形成原电池。一段时间后铁表面生成红棕色气体即NO2，而后停止，说明铁被浓硝酸钝化，表面生成了一层致密的氧化膜，阻碍反应的进一步进行，说明浓硝酸具有强氧化性。
【分析】（1）①负极发生氧化反应，结合总反应确定负极反应的物质；②溶液中离子移动口诀为“阳正阴负”③书写电极反应时要注意溶液的酸碱性
（2）装置I为铁与稀硝酸反应，没有构成原电池，装置II刚刚开始铁做负极，铜为正极，铁与浓硝酸反应，但是由于钝化，生成的致密氧化膜阻止反应进行，此时铜做负极，覆盖有氧化膜的铁为正极
21．（2020高二上·大荔期末）如图是原电池电解池的组合装置图。
请回答：
（1）若甲池某溶液为稀H2SO4，闭合K时，电流表指针发生偏转，电极材料A为Fe，B为碳棒。则：
①甲池为 (填“原电池”或“电解池”)；B电极上发生的现象为 。
②乙池中的银电极上的电极反应式为 。
③丙池中E电极为 (填“正极”、“负极”、“阴极”或“阳极”)；闭合K一段时间后，稀M溶液的浓度会增加，则M溶液中的溶质是 (填化学式)；丙池中的离子膜为 (填“阳离子交换膜”或“阴离子交换膜”)
（2）若将甲池的某溶液改为FeCl3，电极材料A为Cu、B为碳棒，则甲池的总反应的离子方程式为 。
（3）若甲池为氢氧燃料电池，某溶液为KOH溶液，A极通入氢气。则：
①A电极的反应方程式为 。
②若线路中转移0.02mol电子，乙池中D极质量变化 g。
③二氧化氯(ClO2)为黄绿色气体，是国际上公认的高效、广谱、快速、安全的杀菌消毒剂。目前已开发出也能用丙池装置制取二氧化氯。写出生成二氧化氯的电极反应式为 。
【答案】（1）原电池；产生大量无色气泡；；阳极；NaOH；阳离子交换膜
（2）
（3）；2.16；
【知识点】电极反应和电池反应方程式；原电池工作原理及应用
【解析】【解答】（1）①甲池为原电池，若甲池中A为Fe，B为碳棒，则A作负极，B为正极，电解质溶液为硫酸时，正极反应式为 ，有大量无色气泡产生，故填原电池、产生大量无色气泡；②乙池中银电极作负极，其反应式为 ，故填 ；③乙池中D为正极，E与D相连作阳极，其电极反应式为 ，溶液中阴离子数目减少，Na+离子向阴极移动；电极F为阴极，电极反应式式为 ，氢氧根浓度增加，Na+与阴极生成的 形成NaOH溶液，故溶液M中溶质为NaOH，交换膜为阳离子交换膜，故填NaOH、阳离子交换膜；
（2）若电解质溶液为氯化铁溶液，A为铜，则A作负极，B作正极，其总反应为铜与氯化铁的反应，其离子方程式为 ，故填 ；
（3）①氢氧燃料电池，以电解质溶液为KOH溶液，则电极反应式为 ，故填 ；②乙池中D极反应式为 ，当电路中转移0.02mol电子时，D极增加的质量为m=nM= =2.16g，故填2.16；③丙池中阳极通入食盐水，其中氯离子失电子生成二氧化氯，其反应式为 ，故填 。
【分析】
（1）①在串联电路当中，自发进行的装置为原电池，其他装置做电解池；②与负极相连的电极为阳极发生氧化反应；③利用离子的放电顺序进行判断；
（2）铜与氯化铁的反应生成氯化亚铁和氯化铜 ；
（3）①依据信息书写电极反应式；②依据得失电子守恒计算；③阳极失电子发生氧化反应 。
22．（2020高一下·临沂期末）研究化学反应中的能量变化，能更好地利用化学反应为生产和生活服务。
（1）反应 的能量变化如图所示。
①该反应为 (填“吸热”或“放热”)反应。
②如图三个装置中，不能证明“铁与稀硫酸反应是吸热反应还是放热反应”的是 。
（2）现有纯铁片、纯铜片、 的硫酸溶液、导线和 量筒设计实验，证明形成原电池可以改变反应速率所用装置如图所示，装置气密性良好，且 量筒中已充满了水。
①若a、b极不用导线相连，则b极材料为 (填“纯铁片”或“纯铜片”)。当收集到 (已折算为标准状况，且溶液体积不变)气体时，用时 ，则用 表示的平均反应速率为 。
②将a、b极(a极为“纯铁片”，b极为“纯铜片”)用导线相连，则电子在导线上的流动方向为从 到(填“a极”或“b极”，下同) ；此时a极的电极反应式为 ，当收集到 (已折算为标准状况)气体时，用时 。
③根据上述实验所得结论为 。
【答案】（1）放热；Ⅲ
（2）纯铁片；0.04；a极；b极；；形成原电池能加快反应速率
【知识点】吸热反应和放热反应；电极反应和电池反应方程式；原电池工作原理及应用
【解析】【解答】(1)①根据示意图可知反应物总能量高于生成物总能量，因此该反应为放热反应。
②装置Ⅰ可通过U形管中红墨水液面的变化判断铁与稀硫酸的反应是放热还是吸热；装置Ⅱ可通过烧杯中是否产生气泡判断铁与稀硫酸的反应放热还是吸热；装置Ⅲ只是一个铁与稀硫酸反应并将生成的气体用水吸收的装置，不能证明该反应是放热反应还是吸热反应，故答案为：Ⅲ；
(2)①若a、b极不用导线相连，右侧应该产生氢气，则b极材料为纯铁片。当收集到 (已折算为标准状况，且溶液体积不变)气体时，用时 ，其中氢气的物质的量是0.896L÷22.4L/mol＝0.04mol，因此消耗0.04mol硫酸，则用 表示的平均反应速率为 ＝0.04 。
②将a、b极(a极为“纯铁片”，b极为“纯铜片”)用导线相连，构成原电池，铁是负极，则电子在导线上的流动方向为从a极流向b极；此时a极的电极反应式为 ；
③由于②中当收集到 (已折算为标准状况)气体时，用时 ，这说明反应速率加快了，因此根据上述实验所得结论为形成原电池能加快反应速率。
【分析】（1）①根据生成物的能量即可计算出放热或者是吸热 ②通过压强的变化证明是放热和吸热，但是要注意稀硫酸和铁反应还产生氢气，要排除氢气的干扰
（2）① 不连接时，收集到气体，故b是纯铁片，根据产生气体计算出氢离子的变化量，即可计算出速率 ②连接之后构成原电池，铁做负极，失去电子变为亚铁离子，铜做正极，氢离子得到电子变为氢气，电流是由负极流向正极 ③通过比较产生相同体积的时间比较速率的大小
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